力的三要素和力的图示

 

【目的和要求】

　　1．认识力的大小、方向和作用点是力的三要素。

　　2．了解力的大小、方向、作用点对力的效果的影响。

　　3．学习作简单的力的图示。

【仪器和器材】

　　弹簧，测力计，线绳，钩码，钢板尺（或长钢片），扳手，紧固在某一器件上的螺栓，磁铁，磁针，小车。

【实验方法】

　　一、用绳悬挂钩码，用手拉伸和压缩弹簧，用绳拖拉小车，用磁铁吸引磁针……通过这些有力作用的现象，同时分析各个不同情况下力的大小、方向、作用点，进一步帮助学生认识力的三要素。

　　二、用实验验证力的大小、方向和作用点不同，力所产生的效果不同。

　　1．演示用手拉伸弹簧（图1．10－1）或在测力计上挂钩码，同时说明用的力越大或挂的钩码越重，弹簧拉得越长，这表明力产生的效果跟力的大小有关系。

　　2．用同样大小的力拉弹簧和压弹簧，拉的时候弹簧伸长、压的时候弹簧缩短，说明力的作用效果跟力的作用方向有关系。

　　3．将钢板尺的一端用夹子固定在桌边，先后在钢板尺的另一端和中间某一位置，悬挂相同的钩码，可以看到钢板尺所产生的形变不同。悬挂点距离固定端越远钢板尺产生的弯曲形变越大。用扳手拧螺母，手握在把的A点比B点省力（图1．10－2）。实验表明力的作用效果跟力在物体上的作用点有关。

　　总之，力的作用效果是由力的大小、方向和作用点所决定的。

　　三、根据力的三要素，我们可以用作图的方法把“力”形象地表示出来，这叫做力的图示。具体的作法是：从力的作用点起，沿力的方向画一条线段，在线段的末端标上箭头。线段的长度表示力的大小，箭头的方向表示力的方向，线段的起点是力的作用点。

　　物体受到的重力的方向是竖直向下的，作用点在物体的重心上。例如30牛顿重的圆球受到的重力如图1．10－3所示。

　　用绳子沿水平方向以5牛顿的力拉小车时的拉力如图1．10－4所示。

【注意事项】

　　作力的图示，用线段长度表示力的大小时，应首先确定单位长的线段表示多大的力。

　　编者提示：本小实验可辅以“力学”部分的物理实验教学，以此培养和提高学生的实验能力和素养。